MG1 ってなに？

MG1 は移動局と基準局を組み合わせて RTK(リアルタイムキネマティック)をおこない、条件が良い場合には誤差を数cmに抑え込むことができる GPS 受信機です。

移動局と基準局は MG1 内蔵の無線通信機能で結ばれ、障害物がない環境では 1000m 離れても通信できます。また、モバイルルーターやスマホのテザリングでインターネットが使える環境なら、10Km 程度まで離れても高い精度が得られます。

MG1 の操作は、スマホ・タブレット・PC などと MG1 内蔵 WiFI 経由で接続し、Web ブラウザに MG1 の IP アドレスを入力して操作ページを開くことでおこないます。専用アプリや専用端末は不要です。(ネットワーク RTK を行うためにインターネットに接続する場合は、サードパーティ製アプリが必要な場合があります)

個人が開発している製品です。
開発は 90% 終わっていて、試作品を含めて4セットの販売実績をがあります。

MG1 の詳細

ZED-F9P による GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou の４システムを使った2周波RTKによる高精度測位

昨年の暮れにスイス u-blox 社よりリリースされた2周波 RTK 対応の GNSS モジュール ZED-F9P を使用しています。

これにより、基準局と移動局を組み合わせて RTK をおこなうことで、条件がよければ数 cm 程度の誤差で座標を測位できます。

RTK 補正データを内蔵無線通信機能を使って通信することにより、インターネットの使えない環境下でも RTK が可能

誤差数センチの測位を行うために必要なのが RTK(リアルタイムキネマティック)。 RTK を行うためには、基準局から移動局に補正データを送る必要があります。このための通信はインターネットを使うことが多いのですが、MG1 は無線通信機能を内蔵しているため、インターネットの使えない環境でも RTK を使った GPS 測位が可能です。

基準局と移動局の距離は、障害物の無い状態なら1000m離れても通信可能です。

※水田の広がる地域の直線道路沿いで実験を行い確認しました。左側の赤い点が基準局設置点、右側の赤い点が通信の確認できた移動局の位置です。

※通信距離はいろいろな条件により変わります。1000m離れた距離での通信を保証するものではありません。

※写真は MG1 で測位した座標を別なソフトで処理したものです。

内蔵 WiFi 機能でネットワーク RTK にも対応

MG1 は内蔵 WiFi 経由で RTK2go などの Ntrip Caster に接続できます。
MG1 だけで Ntrip Server(基準局), Ntrip Client(移動局) のどちらにもなれます。
基準局として Ntrip Server となる場合は、PC や Android などを介さずに、直接 WiFi ネットワーク(IEEE802.11b/g/n)に接続可能です。

※ 基準局の出力、移動局の入力フォーマットは、両方とも RTCM 3.X に限ります。

※ MG1 をインターネットに接続するための WiFi ルータ、ポケットルータ、スマホのテザリングは、「プライバシーセパレーター」や「ネットワーク分離機能」を無効にできないものは使用できません。一部の WiFi ルーター、ポケットルータ、Android や iPhone のテザリングではこの機能を無効にできないようです。

RTK が短時間で収束します

1周波・２システム(GPS+GLONASS or GPS+BeiDou) で RTK を行う場合、衛星の配置によってはなかなか Fix しない場合があります。
2周波・４システム(GPS+GLONASS + Galileo + BeiDou)対応の MG1 の場合、基準局と移動局の距離が 10km以内で両方ともオープンスカイの場合、 RTK を始めてから 10秒程度で Fix します。

ブラウザを使ってスマホ・タブレット・パソコンから使えます。専用アプリは必要ありません

スマホ・タブレット・パソコンから、Web ブラウザに MG1 の IP アドレスを入力して操作ページを開くことで操作できます。
OS のバージョンアップやアプリとの相性に悩まされることはありません。

※ ただし、内蔵無線通信機能を使わず、ネットワーク RTK を行う場合は MG1 の IP アドレスを調べるためにサードパーティー製のアプリを使う必要があります。

ZED-F9P の Survey-in 機能を使えば、RTK の使えない状況でも、アンテナ位置の高精度測位が可能

RTK を使わなくても、MG1 単体で高精度な測位が可能です。
条件の良い場合 5分間の測位で 60cm 程度の精度が出ます(精度は周囲の状況や天候・衛星の状態、アンテナの性能などにより変わります。5分間の測位で 60cm 程度の精度を保証するものではありません)

簡単な操作で座標を記録

移動局で測位した座標は、簡単な操作で短いメモと一緒に MG1 に記録できます。記録した座標は、後から csv フォーマットでまとめてダウンロードが可能です

※ MG1 の座標を記録する機能を使って駐車場の白線に沿って座標を取りました。左上の赤い点に基準局を設置し5分間の survey-in で基準局座標を取得。MG1 内蔵無線通信機能を使って移動局で RTK 測位を行いました。54ヵ所の座標を取るのにかかった作業時間は30分弱、一か所の測位にかかった時間は平均すると30秒程度です。

※写真は MG1 から出力された csv ファイルを、別なソフトで処理したものです。

基準局、移動局、ともに ubx フォーマットの raw データを MG1 に記録できます

作業開始から終了までの raw データを ubx フォーマットで MG1 に記録することができます。RTKLIB などを使った PPK (後処理キネマティック)で、より高精度な測位が可能です。

日本で開発しています

MG1 はくまはちらぼで開発しています。操作画面は固有名詞などを除けば基本的にはすべて日本語、サポートも日本人開発者が直接行います。

利用方法・操作方法

内蔵無線通信機能を使って RTK 測位を行う方法を説明します。

1.基地局を設置し、その座標を survey-in 機能で測位します

※ 写真の中の三脚・ポール・モバイルバッテリー・USBケーブル・自転車用スマホホルダーはリターンには含まれません。

2.移動局は、内蔵無線通信機能を使って基地局からの補正データを受け取り RTK 測位を行います。

※ 写真の中のポール・モバイルバッテリー・USBケーブル・自転車用スマホホルダーはリターンに含まれません。

利用シーン

ドローンによる航空測量の際に使われる GCP の座標測位

基地局、移動局、ともにオープンスカイの環境で RTK 測位をおこなう場合は、ほぼ 100% Fix しているので、GCP の座標測位が短時間で終わります。

トラクターガイダンスシステムでの利用

インターネットが使えない環境でも、耕作地近くに基地局を設置し、内蔵無線通信機能で移動局に RTK 補正データを送ることにより、高精度の測位が可能な場合があります(無線アンテナをトラクターの外部に設置するために、別途ケーブルや台座などが必要になります)。AgriBus-NAVI (Ver 3.7.1) の内部ポート通信で MG1 が使えることを確認しています。

※ 基地局との距離は 10km 以内、スマホのテザリングを使ったネットワーク RTK 測位をしています。

※ 動画作成時に使用したアンテナの状況です。左側2枚は基準局、右側はトラクターの屋根に取り付けたアンテナです。

※ 左側の基準局のアンテナはリターンにあるものです。右側の移動局のアンテナはこちらです。

森林皆伐後の毎木管理

林業の研究分野で森林の皆伐後に再造林で毎木管理を行う場合、MG1 を使えば携帯の電波が届かないためにネットワーク RTK が使えない地域でも RTK 測位が可能です。樹木一本一本の正確な座標を素早く記録することができます。

※ MG1 に記録した座標を csv で出力し、別なソフトで加工した写真です。

土木工事の際の基準点の検索など

周りにこれといった目印の無い基準点の検索の際に GPS を使う場合、既存の GPS 受信機は誤差が 10m から数メートル程度のものが多く、検索範囲が広範囲に及びます。MG1 を使用することで検索範囲を絞り込むことができ、作業時間を短縮できます。

仕様

大きさ (W x D x H) 100mm x 90mm x 25mm

重さ 140g

電源 5V/約220mA(microUSB コネクタ メス)

生産国・日本

最終組み立ては、くまはちらぼの事務所で行う予定です。

GPS 機能

GNSS モジュール ： u-blox ZED-F9P

基地局・移動局のどちらでも使用可能

【移動局として使用する場合】

単独測位とRTK 測位に対応。

RTK の基準局は、内蔵無線通信機能を使った MG1 基準局を使います。また、rtk2go.com などのネットワーク RTK 基準局が使える場合があります。

RTK 測位の場合、条件の良い場合の測位誤差は数cm以内です。

測位中の任意の座標を MG1 に内部に記録し、あとから csv 形式でダウンロードすることが可能です。

【基準局として使用する場合】

内蔵無線通信機能を使って MG1 移動局の基準局として、もしくは 内蔵 WiFi + Ntrip Server を使ってネットワーク RTK 基準局として使えます。

ZED-F9P の survey-in 機能を使い自分の座標を MG1 が自ら求めることが可能です。

基準局の座標があらかじめわかっている場合はその値を MG1 に入力して基地局にできます。

※ 移動局・基準局のどちらで使用する場合でも、測位中の raw データを ubx 形式で MG1 内部に記録できます。測位後にダウンロードして RTKLIB などを使用した PPK (後処理キネマティック)が可能です。

内蔵無線通信機能

zigbee モジュール：XBee ZB S2C

内蔵 WiFi 機能

IEEE802.11b/g/n 対応

操作方法

スマホ・タブレット・パソコンなどと WiFi 経由で接続し、ブラウザに MG1 の IP アドレスを入力し、MG1 の操作画面を開いて操作します。

付属品

内蔵無線通信機能用アンテナ(GPS アンテナやモバイルバッテリーは付属しません)

リターンについて

MG1 2台セットと(アンテナ + ケーブル) x 2セットを別々のリターンとして用意しました。
このプロジェクトで MG1 とアンテナをそろえることも、MG1 だけをこのプロジェクトから購入して、アンテナは別なところから購入することも可能です。

それぞれ【超早割30% OFF】【早割20% OFF】【マクアケ限定 10% OFF】があります。

MG1・2台セット

基地局と移動局を使うことを想定した、2台で1セットです。

(アンテナ+ケーブル) x 2セット

MG1 ２台セットと合わせて使えるように、測量用ポールの先端の 5/8" のネジに取り付けるアンテナと、それに合わせた長さ 1m のケーブルが二組のセットをご用意しました。

FAQ

どんな時でも誤差は数cm以内になりますか？

いいえ。誤差が数cm以内になるのは、基準局と移動局を組み合わせた RTK をおこない、条件が良い時です。
具体的には天気が快晴で、基準局と移動局の距離が 10km 以内、両方ともアンテナの上に障害物がなく、周囲にアンテナより高い建物などがない開けた状態の時です。

RTK ってなんですか？

GPS の精度を上げる方法のひとつです。
測位につかう移動局とは別に、アンテナの座標のわかっている固定された基準局を設置します。移動局は、基準局か送られる補正データを使用することで誤差を小さくすることができます。

MG1 の内蔵無線通信機能は、どれぐらい離れても通信ができますか？

実験では、障害物のない状態で 1000m離れても通信できました。
ただ、住宅街では 70m までしか届かないことがありました。
無線での通信距離はいろいろな条件によって大きく変わるため、現地で実際にやってみないと正確なところはわかりません。

MG1 は誰でも簡単に使えますか？

いいえ(残念ですが...)。
MG1 とスマホなどを接続するために WiFi 設定の設定が必要です。
ネットワーク RTK で使う場合は MG1 の IP アドレスを調べるためにサードパーティー製のアプリを使います。
このため、ネットワーク系の簡単な知識とスマホアプリの基本的な使い方がわかっている必要があります。

Survey-in ってなんですか？

時間をかけて測位したデータの加重平均からアンテナの座標を推定する ZED-F9P の機能です。
開発中の実験では、1分で70cm、5分で60cm、30分で40cm程度の精度が出ました。(この数字は条件によって変わります。保証されたものではありません。)

MG1 を使うためには、このプロジェクトのリターンのほかになにが必要ですか？

MG1 には
電源としてスマホ用の AC アダプタ、もしくはモバイルバッテリーと USB ケーブル(MG1 側は micro B)が必要になります。
モバイルバッテリーを使った場合の動作時間はバッテリー容量と気温によって変わってきます。
バッテリー容量 5,000mA、気温20℃なら 8時間程度は連続して使えます。気温が下がると使える時間は短くなります。

このプロジェクトのリターンにあるアンテナを使う場合は、先端に5/8"のネジのある測量用のポール、基準局として使う場合は、さらにポールを固定する三脚が必要です。

このプロジェクトのリターンにあるアンテナを購入されない場合は、ご自分で2周波対応の GPS アンテナを用意していただく必要があります。

また、MG1 やスマホをポールに取り付けるには、自転車向けのスマホホルダーを使うと便利です。

MG1 の内蔵無線通信機能は何を使っていますか？

規格は 2.4GHz 帯の ZigBee、モジュールは XBee ZB S2C です

「プライバシーセパレーター」や「ネットワーク分離機能」とはどいう機能ですか？

WiFi ルータ、ポケットルータ、スマホのテザリングなどに2台以上の機器をつなげた時に、自分以外の機器がネットワーク経由で見えない機能のことです。

MG1 をネットワーク RTK で使う場合、MG1 をWiFi ルータ、ポケットルータ、スマホのテザリングなどでインターネットに接続します。そして、同じネットワークに接続したスマホなどから MG1 を操作するのですが、「プライバシーセパレーター」や「ネットワーク分離機能」が有効だと、同じネットワーク上のスマホから MG1 が見えないために操作することができません。

「プライバシーセパレーター」や「ネットワーク分離機能」が有効かどうかは、WiFi ルータ、ポケットルータ、スマホのテザリングなどに2台の機器を接続し、IP Tools (Android), Fing(iPhone), Advanced IP Scanner(Windows) などを使って自分以外のもう一台の機器が表示されるかどうかで確認できます。

ポケットルータなどと自分の他にもう一台、合計3台の機器が表示されない場合は「プライバシーセパレーター」や「ネットワーク分離機能」が有効です。MG1 でネットワーク RTK を行うために使うことはできません。

MG1 の IP アドレスはどうやって調べるのですか？

MG1 をネットワーク RTK で使う場合、MG1 を 内蔵 WiFi 経由で既存のネットワークに接続したあとに、 MG1 に割り当てられた IP アドレスを知る必要があります。
スマホやタブレットの場合は IP Tools (Android)、Fing (iPhone)、Windows の場合は Advanced IP Scanner などのサードパーティー製のアプリを使って MG1 の IP アドレスを調べます。

※ IP Tools は Android 4.1 以上、Fing は iOS 9.0 以上、Advanced IP Scanner は Windows10 対応です。

技適マークはありますか？

はい。MG1 が無線通信に使用している XBee S2C (工事設計認証:210-105563)、WiFi に使用している Raspberry Pi ZERO WH(工事設計認証：007-AF0055、設計認証番号：D170026007)はどちらも技適マークがあり、MG1 はそれらの技適マークを表示しています。

Fix ってなんですか？

RTK の移動局は誤差の大きさによって 3D-DGPS-Float-Fix の四つの状態を持ちます。Fix は一番誤差の少ない状態で、基準局から距離が 10km 以内の場合、誤差は数センチメートルになるといわれています。

MG1 の内蔵無線通信機能を使って RTK を行う場合、一つの MG1 基地局から複数の MG1 移動局に RTK 補正データを送ることはできますか？

いいえ。MG1 が内蔵無線通信機能で通信できるのは、セットとして購入いただいた2台の間だけです。

MG1 について、もっと詳しいことが知りたいときはどうしたらよいですか？

「実行者に質問する」からお問い合わせください。日本人開発者が直接お答えします。

MG1 の開発者、くまはちらぼについて

北海道は札幌に仕事場を構える個人事業主です。仕事はソフトウェアの受託開発ですが、趣味の電子工作でいつかは製品を作りたいと考え MG1 の開発にたどり着きました。

直接販売で MG1 を4セット販売できたのですが、全国的にどれぐらいのニーズがあるかを知りたくてこのプロジェクトを立ち上げました。

ここまでの歩み

2018年7月 ZED-F9P の一世代前のモジュール NEO-M8P を使った GPS 受信機開発開始

2018年10月 NEO-M8P を使った GPS 受信機のプロトタイプ完成

2019年1月 ZED-F9P を使った GPS 受信機開発開始

2019年2月 ZED-F9P を使った GPS 受信機 の試作機を納品

2019年4月 MG1 のプロトタイプが完成

2019年7月 MG1 一号機納品